rRNA oligonucleotide catalog一种通过分析原核或真核细胞中最稳定的rRNA寡核苷酸序列同源性 程度，以确定不同生物间的亲缘关系和进化谱系的方法。rRNA寡核苷酸编 目分析自1970年代初起，经美国学者C.R.Woese等的广泛应用，已对数百种 原核生物的16S rRNA和真核生物的18S rRNA的核苷酸序列进行了广泛的 测定，据此他提出了著名的“三域学说”。在约38亿年漫长的生物进化历史 中，由于rRNA始终执行着相同的生理功能，因此其核苷酸序列的变化要比 DNA中的相应变化慢得多和保守得多。例如，各种细菌rRNA中的GC比都 在53%左右。因此，rRNA甚至被人称作细胞中的“活化石”。
选用16S rRNA或18S rRNA作生物进化和系统分类研究有以下几个优 点：①它们普遍存在于一切细胞内，不论是原核生物和真核生物，因此可比较 它们在进化中的相互关系;②它们的生理功能既重要又恒定;③在细胞中的 含量较高、较易提取;④编码rRNA的基因十分稳定;⑤rRNA的某些核苷酸序 列非常保守，虽经30余亿年的进化历程仍能保持其原初状态;⑥相对分子质 量适中，例如，在原核生物rRNA所含的3种rRNA即23S、16S和5S rRNA中， 其核苷酸数分别约为2900、1 540和120个，而在真核生物rRNA所含的3种 rRNA即28S、18S和5.8S rRNA中，其核苷酸数也分别约为4200、2300和160 个。尤其是16S rRNA和18S rRNA不但核苷酸数适中，而且信息量大、易于 分析，故成了理想的研究材料。16S rRNA的模式结构见下图。
16S或18S rRNA寡核苷酸编目分析所依据的基本原理是：用一种RNA 酶水解rRNA后，可产生一系列寡核苷酸片段，如果两种或两株微生物的亲 缘关系越近，则其所产生的寡核苷酸片段的序列也越接近，反之亦然。实验 方法大体是：将事先用32P标记的被测菌株rRNA提纯，用可专一地水解G上 3′-端磷酸酯键的T1 RNA酶进行水解，于是产生一系列以G为末端的长度不 一的寡核苷酸片段，接着把它们进行双向电泳分离，再用放射自显影技术获 得rRNA寡核苷酸群的指纹图谱，以此确定不同长度寡核苷酸斑点在电泳图 谱上的位置，然后将图谱中链长在6个核苷酸以上的寡核苷酸作序列分析，把 获得的结果按不同长度进行编目、列表。通过比较、计算和分析，就可定量地 知道各被测菌株间的亲缘关系。
原核生物的核糖体构造和组分模式图
通过T1 RNA酶的水解，一般可使rRNA形成1～20个核苷酸单位的寡核 苷酸片段。如果形象地把只含一个核苷酸的片段称为“字母”的话，则含两个 以上核苷酸的片段就成了“单词”。这里要求只选择含6个“字母”以上的“单 词”才一一测其核苷酸序列，并把测得的结果编成一部小“辞典”。有了这本 小“辞典”，两个菌株rRNA的相似性就可通过查阅“辞典”来作比较。比较的 具体方法是计算两菌株间寡核苷酸间的缔合系数或相关系数SAB值：
上式中，NAB是A、B两被测菌株所共有的“单词”中的“字母”数，而NA和NB 则是两个菌株分别具有的“单词”中的“字母”数。根据SAB值进行数值分析 后，就可推知其间的亲缘关系。
用rRNA寡核苷酸编目分析的方法是一项工作量大、实验条件复杂和操 作要求极其严格的分子生物学分析技术。例如，大肠埃希氏菌(Escherichia coli)的16S rRNA含有1 542个核苷酸，用T1 RNA酶可水解成550～600个大 小不同的片段，其中四核苷酸有52个，六核苷酸有22个，后者均匀地分布在 整个rRNA分子中。尽管如此，rRNA寡核苷酸分析技术仍因其意义重大而被 许多学者采用。一个建立在测定16S rRNA寡核苷酸序列基础上的细菌进化 谱系树见“细菌域”条附图(第904页)。
建立在16S rRNA序列基础上的细菌进化谱系树